JP2009194278A - Dielectric component - Google Patents

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Tsutomu Nakanishi
努 中西
Akihiro Korechika
哲広 是近
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric component for restricting degradation of property of the dielectric component resulting from missing of atomic oxygen from dielectric. <P>SOLUTION: The dielectric component includes a substrate 1, a lower electrode 4, dielectric 6, a second adhesion layer 8 and an upper electrode 9. A diffusion prevention layer 7 is formed between the dielectric 6 and the second adhesion layer 8, and thereby the diffusion prevention layer 7 has stabilized property to the dielectric 6 in this constitution. As a result, missing of atomic oxygen of the dielectric is prevented, and an outstanding effect for preventing deterioration of the property is obtained in the dielectric component. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、キャパシタ、各種センサやアクチュエータ等に用いられる誘電体部品に関するものである。   The present invention relates to dielectric parts used for capacitors, various sensors, actuators and the like.

一般にこの種の誘電体部品においては、Siからなる基板上にPtからなる下部電極を形成し、この下部電極上にPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる誘電体を形成し、この誘電体上にAuからなる上部電極を形成したものが知られている。この構成において、基板と誘電体との密着性を高めるために、この両者の間にTiからなる第1の密着層を形成する構成や、さらに、誘電体の結晶の配向方向を適切なものにするために、前述の第1の密着層と誘電体との間にPLT(チタン酸ランタン酸鉛)からなる配向制御層を形成する構成も知られている。そして、誘電体と上部電極との間の密着性を高めるために、この両者の間にTiからなる第2の密着層を形成する構成も知られている(特許文献1参照)。
特開2007−183147号公報
In general, in this type of dielectric component, a lower electrode made of Pt is formed on a substrate made of Si, and a dielectric made of PZT (lead zirconate titanate) is formed on the lower electrode. Further, an upper electrode made of Au is formed. In this configuration, in order to increase the adhesion between the substrate and the dielectric, a configuration in which a first adhesion layer made of Ti is formed between the two and the orientation direction of the dielectric crystals are made appropriate. For this purpose, a configuration is also known in which an orientation control layer made of PLT (lead lanthanum titanate) is formed between the first adhesion layer and the dielectric. And in order to improve the adhesiveness between a dielectric material and an upper electrode, the structure which forms the 2nd adhesion layer which consists of Ti between both is also known (refer patent document 1).
JP 2007-183147 A

上記特許文献に記載された従来の誘電体部品は、誘電体を構成する酸化物の酸素が、第2の密着層を構成するTiと反応して酸化チタンを形成するため、誘電体から酸素原子が欠損し、これにより誘電体の特性が変化してしまい、誘電体部品としての特性の劣化を招いてしまうという課題を有していた。   In the conventional dielectric component described in the above-mentioned patent document, oxygen of the oxide constituting the dielectric reacts with Ti constituting the second adhesion layer to form titanium oxide. Is lost, which changes the characteristics of the dielectric, leading to deterioration of the characteristics of the dielectric part.

以下、この課題について、より詳細に説明をする。一般に誘電体部品は、誘電体の下面側に下部電極を、誘電体の上面側に上部電極を形成する構成である。ここで、上部電極としては、電極での電流損失を低下させるために、導電率の高い物質を用いることが好ましい。このため、上部電極として通常は、金属を使用するが、酸化をすることにより電極としての特性が低下してしまうことを防止するために、酸化し難く安定した物質を選択することが好ましい。そのような観点から、上部電極として、Auが用いられていた。Auは極めて酸化しにくく安定した物質であるが、このAuを誘電体上に直接形成すると両者の密着性が弱いため上部電極が誘電体から剥離し易いという課題を有してしまう。これを解決するために、誘電体との密着性に優れ、かつ上部電極との密着性に優れたTiのような物質からなる第2の密着層を誘電体と密着層との間に形成している。これにより、上部電極の剥離を防止することができる。   Hereinafter, this problem will be described in more detail. Generally, a dielectric component has a configuration in which a lower electrode is formed on the lower surface side of a dielectric and an upper electrode is formed on the upper surface side of the dielectric. Here, as the upper electrode, it is preferable to use a substance having high conductivity in order to reduce current loss at the electrode. For this reason, although a metal is normally used as the upper electrode, it is preferable to select a stable substance that is difficult to oxidize in order to prevent deterioration of the characteristics of the electrode due to oxidation. From such a viewpoint, Au has been used as the upper electrode. Au is a stable material that is extremely difficult to oxidize. However, if this Au is formed directly on the dielectric, the adhesion between the two is weak, and thus the upper electrode is liable to be peeled off from the dielectric. In order to solve this problem, a second adhesion layer made of a substance such as Ti having excellent adhesion to the dielectric and excellent adhesion to the upper electrode is formed between the dielectric and the adhesion layer. ing. Thereby, peeling of the upper electrode can be prevented.

しかし、第2の密着層に使用される物質のように、誘電体との密着性および上部電極との密着性ともに良好な性質を求められる物質は、反応し易く、また酸化し易い物質であることが多い。従来の技術において使用されているTiもそうである。そのような第2の密着層は、酸素原子を含有する誘電体から、その酸素原子を奪い、そして第2の密着層を形成する物質が酸化反応を起こし酸化してしまうことがあった。これにより、酸素原子の欠損が生じた誘電体は結晶構造に欠陥を生じる等の現象を生じてしまい、その結果、特性が劣化するという課題を有していた。   However, a substance that is required to have good properties for both the adhesion to the dielectric and the adhesion to the upper electrode, such as the substance used for the second adhesion layer, is a substance that easily reacts and oxidizes. There are many cases. The same is true for Ti used in the prior art. Such a second adhesion layer sometimes deprives the oxygen atom-containing dielectric of the oxygen atoms, and the substance forming the second adhesion layer may oxidize due to an oxidation reaction. As a result, the dielectric material in which oxygen atoms are deficient causes a phenomenon such as a defect in the crystal structure, resulting in a problem that the characteristics deteriorate.

本発明は上記従来の課題を解決するもので、誘電体からの酸素原子の欠損に起因する誘電体部品の特性の劣化を抑制することのできる誘電体部品を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a dielectric component capable of suppressing deterioration of characteristics of the dielectric component due to the deficiency of oxygen atoms from the dielectric. is there.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。   In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明の請求項1に記載の発明は、基板と、この基板の上面側に形成された下部電極と、この下部電極の上面側に形成された酸素原子を含有する誘電体と、この誘電体の上面側に形成された拡散防止層と、この拡散防止層の上面に直接形成された、または前記拡散防止層の上面に直接形成された中間層の上面側に形成された上部電極とを備え、前記拡散防止層は、前記誘電体に対して安定したものである。この構成によれば、拡散防止層は、誘電体に対して安定したものであるため、誘電体が含有している酸素原子を奪わない。これにより、請求項1に記載の発明は、誘電体に酸素原子の欠損が生じず、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏するものである。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a substrate, a lower electrode formed on the upper surface side of the substrate, a dielectric containing oxygen atoms formed on the upper surface side of the lower electrode, and the dielectric A diffusion prevention layer formed on the upper surface side of the diffusion prevention layer, and an upper electrode formed directly on the upper surface of the diffusion prevention layer or formed on the upper surface side of the intermediate layer directly formed on the upper surface of the diffusion prevention layer. The diffusion preventing layer is stable with respect to the dielectric. According to this configuration, since the diffusion preventing layer is stable with respect to the dielectric, it does not deprive oxygen atoms contained in the dielectric. As a result, the invention according to claim 1 has the effect of preventing oxygen atoms from being lost in the dielectric and preventing the deterioration of characteristics.

請求項2に記載の発明は、特に、拡散防止層が、誘電体の上面から前記誘電体の側面および下部電極の側面を覆い基板まで延出しているもので、この構成によれば、誘電体の側面も拡散防止層で覆うため誘電体部品が置かれた環境が還元性の雰囲気であっても誘電体中の酸素原子が欠損することを防止し、また、拡散防止層は第2の密着層の側面を覆っていないので、第2の密着層は雰囲気中の酸素を奪うことが可能となり、これにより酸化することで誘電体の酸素原子を奪わず、より安定して誘電体の酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏するものである。   In the invention described in claim 2, in particular, the diffusion preventing layer extends from the top surface of the dielectric to the side surface of the dielectric and the side surface of the lower electrode and extends to the substrate. The side surface of the dielectric layer is also covered with a diffusion prevention layer, so that even if the environment where the dielectric component is placed is a reducing atmosphere, oxygen atoms in the dielectric material are prevented from being lost, and the diffusion prevention layer is a second adhesion layer. Since the side surface of the layer is not covered, the second adhesion layer can deprive the atmosphere of oxygen, and by this oxidation, it does not deprive the oxygen atoms of the dielectric, and more stably oxygen atoms of the dielectric It is possible to prevent the loss of defects and to prevent the deterioration of characteristics.

請求項3に記載の発明は、拡散防止層が、その上面に直接形成された上部電極または中間層に対して安定したもので、この構成によれば、前記拡散防止層が、その上面に直接形成された前記上部電極または前記中間層によって化学反応をすることがなく、これにより、拡散防止層が誘電体に対して安定しているという特性を維持し続けることができるため、誘電体が含有している酸素原子を奪わない。これにより、誘電体は酸素原子の欠損が生じず、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏するものである。   According to a third aspect of the present invention, the diffusion prevention layer is stable with respect to the upper electrode or intermediate layer directly formed on the upper surface thereof. According to this configuration, the diffusion prevention layer is directly formed on the upper surface. No dielectric reaction is caused by the formed upper electrode or the intermediate layer, so that the diffusion preventing layer can continue to maintain the property of being stable with respect to the dielectric, so that the dielectric is contained. Does not take away oxygen atoms As a result, the dielectric has the effect of preventing oxygen atoms from being lost and preventing the deterioration of characteristics.

請求項4に記載の発明は、特に、拡散防止層が、酸化物で構成されたもので、この構成によれば、拡散防止層自体は既に酸化しているため誘電体中の酸素原子を奪わず、これにより、誘電体を構成する酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏するものである。   In the invention according to claim 4, in particular, the diffusion prevention layer is composed of an oxide, and according to this configuration, the diffusion prevention layer itself has already been oxidized and thus deprives oxygen atoms in the dielectric. Accordingly, this provides an effect that the loss of oxygen atoms constituting the dielectric can be prevented and the deterioration of characteristics can be prevented.

請求項5に記載の発明は、特に、拡散防止層が、窒化物で構成されたもので、この構成によれば、安定している物質である窒化物で拡散防止層を形成するため、拡散防止層が誘電体を構成する酸素原子を奪わず、これにより、誘電体を構成する酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏するものである。   In the invention according to claim 5, in particular, the diffusion prevention layer is made of nitride, and according to this structure, the diffusion prevention layer is formed of nitride which is a stable substance. The prevention layer does not deprive the oxygen atoms constituting the dielectric, thereby preventing the loss of oxygen atoms constituting the dielectric, and has the effect of preventing the deterioration of characteristics. .

請求項6に記載の発明は、特に、拡散防止層が、SiO2、SiN、SiON、BaTiO3およびSrTiO3から選択された一または二以上の物質からなるもので、この構成によれば、誘電体に対して安定した物質で拡散防止層を形成しているため、拡散防止層が誘電体を構成する酸素原子を奪わず、これにより、誘電体を構成する酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏するものである。 In the invention described in claim 6, in particular, the diffusion prevention layer is made of one or more substances selected from SiO 2 , SiN, SiON, BaTiO 3 and SrTiO 3. Since the diffusion prevention layer is formed of a material stable to the body, the diffusion prevention layer does not take away oxygen atoms constituting the dielectric, thereby preventing the loss of oxygen atoms constituting the dielectric. It is possible to achieve the effect of preventing deterioration of characteristics.

以上のように本発明の誘電体部品は、誘電体の上面に拡散防止層を形成し、前記拡散防止層は、前記誘電体に対して安定したものとすることで、誘電体の酸素原子欠損を防ぎ、これにより誘電体部品の特性劣化を防止することができるという優れた効果を奏するものである。   As described above, the dielectric component of the present invention forms a diffusion prevention layer on the top surface of the dielectric, and the diffusion prevention layer is stable with respect to the dielectric, so that the oxygen atom deficiency of the dielectric is reduced. Thus, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics of the dielectric component.

(実施の形態1)
以下、本発明の特に請求項1、3〜5記載の発明について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
In the following, the present invention, particularly claims 1 and 3 to 5, will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態1における誘電体部品の正面断面図である。   1 is a front sectional view of a dielectric component according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、基板1は、Siからなる基板である。この基板1の形状は、誘電体部品の用途に応じて適切な形状にすればよい。例えば、誘電体部品を、角速度を検出する角速度センサ素子として用いるときには、誘電体部品の形状を音叉形状に加工しておけばよい。絶縁層2は、基板1上に形成されたSiO2からなるものである。この絶縁層2は、後述する下部電極4に発生する電荷が基板1に流れてしまうことを防止する機能を有するものである。第1の密着層3は絶縁層2上に形成されている。この第1の密着層3は後述する下部電極4が剥離しないようにするための機能を備えており、第1の密着層3の組成は下部電極4との相性によって選択することができるものであり、本実施の形態においては、その組成としてTiを使用している。下部電極4は絶縁層2上に形成されたPtからなる電極である。配向制御層5は、下部電極4上に形成され、後述する誘電体6の結晶配向を適切なものとする機能を有するものである。配向制御層5としては、PLTや、PLZTなどを用いることができる。誘電体6は配向制御層5上に形成された誘電体である。この誘電体6は、酸素原子を含有する酸化物からなり、例えばPZTなどを用いることができる。拡散防止層7は誘電体6上に形成され、SiO2からなり、この拡散防止層7は誘電体6の酸素原子が他へ拡散することを防止する機能を有している。第2の密着層8(中間層)は、拡散防止層7上に形成されたもので、後述する上部電極9の剥離を防止しようとするものである。この第2の密着層8としては、上部電極9との相性によって選択すればよく、本実施の形態においてはTiを用いている。上部電極9は第2の密着層8上に形成されたもので、Auからなるものである。 In FIG. 1, a substrate 1 is a substrate made of Si. The shape of the substrate 1 may be an appropriate shape according to the use of the dielectric component. For example, when a dielectric component is used as an angular velocity sensor element that detects angular velocity, the shape of the dielectric component may be processed into a tuning fork shape. The insulating layer 2 is made of SiO 2 formed on the substrate 1. The insulating layer 2 has a function of preventing charges generated in the lower electrode 4 described later from flowing into the substrate 1. The first adhesion layer 3 is formed on the insulating layer 2. The first adhesion layer 3 has a function for preventing the lower electrode 4 to be described later from peeling off, and the composition of the first adhesion layer 3 can be selected depending on the compatibility with the lower electrode 4. In the present embodiment, Ti is used as the composition. The lower electrode 4 is an electrode made of Pt formed on the insulating layer 2. The orientation control layer 5 is formed on the lower electrode 4 and has a function of making the crystal orientation of the dielectric 6 described later appropriate. As the orientation control layer 5, PLT, PLZT, or the like can be used. The dielectric 6 is a dielectric formed on the orientation control layer 5. The dielectric 6 is made of an oxide containing oxygen atoms, and for example, PZT can be used. The diffusion preventing layer 7 is formed on the dielectric 6 consists SiO 2, the diffusion preventing layer 7 has a function of preventing the diffusion of oxygen atoms of the dielectric 6 to another. The second adhesion layer 8 (intermediate layer) is formed on the diffusion preventing layer 7 and is intended to prevent peeling of the upper electrode 9 described later. The second adhesion layer 8 may be selected depending on the compatibility with the upper electrode 9, and Ti is used in the present embodiment. The upper electrode 9 is formed on the second adhesion layer 8 and is made of Au.

以上のように構成された本発明の実施の形態1における誘電体部品の製造方法について説明をする。   A method for manufacturing a dielectric component according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described.

基板1としては、Siウエハを用いることができる。この基板1の上面にスピンコートにより絶縁層2を形成する。なお、絶縁層2の形成方法としては、基板1の表面を酸化させることにより形成することもできるし、スパッタやCVD等の薄膜技術を用いることもできる。第1の密着層3、下部電極4、配向制御層5、誘電体6、拡散防止層7、第2の密着層8および上部電極9はそれぞれスパッタ、CVDなどの薄膜形成方法で形成することができる。用途に応じた形状に加工するためには、スパッタ等により成膜した後にエッチングを行う方法を用いることができる。これらの製造方法は、公知の製造方法を使用することができる。また、上記の製造方法に限られずに製造することができる。   As the substrate 1, a Si wafer can be used. An insulating layer 2 is formed on the upper surface of the substrate 1 by spin coating. In addition, as a formation method of the insulating layer 2, it can also form by oxidizing the surface of the board | substrate 1, and can also use thin film techniques, such as sputtering and CVD. The first adhesion layer 3, the lower electrode 4, the orientation control layer 5, the dielectric 6, the diffusion prevention layer 7, the second adhesion layer 8 and the upper electrode 9 can be formed by a thin film formation method such as sputtering or CVD. it can. In order to process into a shape according to the application, a method of performing etching after film formation by sputtering or the like can be used. A known manufacturing method can be used for these manufacturing methods. Moreover, it can manufacture without being restricted to said manufacturing method.

以上のように構成され、製造された本発明の実施の形態1の誘電体部品の、特に、拡散防止層7について詳細に説明をする。拡散防止層7は誘電体6が含有している酸素原子が外部に拡散することを防止する機能を有するもので、拡散防止層7は、誘電体6の酸素原子を奪わない特性が求められる。即ち、拡散防止層7が酸素と結合しようとする力が、誘電体6が酸素原子を引きとどめる力より弱いことが必要である。このような条件を考慮した場合、拡散防止層7として、酸化物を用いるという選択肢がある。既に酸化し、これ以上酸化しない物質であれば誘電体6の酸素原子を奪わないからである。また、拡散防止層7として、非常に安定した物質を使用する方法もある。   In particular, the diffusion preventing layer 7 of the dielectric component according to the first embodiment of the present invention constructed and manufactured as described above will be described in detail. The diffusion preventing layer 7 has a function of preventing the oxygen atoms contained in the dielectric 6 from diffusing to the outside, and the diffusion preventing layer 7 is required to have a characteristic that does not deprive the oxygen atoms of the dielectric 6. That is, it is necessary that the force of the diffusion preventing layer 7 to bond with oxygen is weaker than the force of the dielectric 6 to keep oxygen atoms. In consideration of such conditions, there is an option of using an oxide as the diffusion preventing layer 7. This is because the oxygen atom of the dielectric 6 is not taken away if it is already oxidized and does not oxidize any more. There is also a method of using a very stable substance as the diffusion preventing layer 7.

また、第2の密着層8との関係に着目すると、拡散防止層7は、第2の密着層8との関係において安定した物質であることが好ましい。なぜなら、例えば、拡散防止層7として酸化物を使用した場合、もし拡散防止層7の酸素原子が第2の密着層8に奪われてしまうと、酸素原子が欠損した拡散防止層7が誘電体6から酸素原子を奪ってしまう場合も考えられるからであり、この点から、拡散防止層7が酸素原子を引きとどめておく力が、第2の密着層8が酸素原子と結合しようとする力より強いことが好ましい。また、拡散防止層7が酸素原子を含有していない物質からなるものであっても、もし拡散防止層7が含有する原子が第2の密着層8と反応してしまうと、拡散防止層7の性質が変化し、これにより誘電体6の酸素原子を拡散防止層7が奪ってしまう場合も考えられるので、拡散防止層7は第2の密着層8との関係において安定した物質であることが好ましいこととなる。   When attention is paid to the relationship with the second adhesion layer 8, it is preferable that the diffusion prevention layer 7 is a stable substance in the relationship with the second adhesion layer 8. This is because, for example, when an oxide is used as the diffusion preventing layer 7, if the oxygen atoms of the diffusion preventing layer 7 are deprived by the second adhesion layer 8, the diffusion preventing layer 7 deficient in oxygen atoms becomes a dielectric. This is because it may be considered that oxygen atoms are deprived from 6. From this point, the force that the diffusion preventing layer 7 keeps holding oxygen atoms is the force that the second adhesion layer 8 tries to bond with oxygen atoms. Stronger is preferred. Even if the diffusion prevention layer 7 is made of a substance that does not contain oxygen atoms, if the atoms contained in the diffusion prevention layer 7 react with the second adhesion layer 8, the diffusion prevention layer 7. The diffusion preventing layer 7 may deprive the oxygen atoms of the dielectric 6 due to the change of the properties of the dielectric 6, and therefore, the diffusion preventing layer 7 is a stable substance in relation to the second adhesion layer 8. Is preferable.

以下に、より具体的に説明をする。拡散防止層7を構成するSiO2は、酸化物であり、特別な環境下を除いてこれ以上酸化することはない。従って、誘電体6中の酸素原子を拡散防止層7が奪わず、誘電体6の酸素欠損が生じることを防止することができる。勿論、SiO2は安定した物質であり、誘電体6を構成するPZTに対しても安定しており、誘電体6の酸素原子を奪わないだけでなく、誘電体6との間でその他の化学反応を起こすことがない。 More specific description will be given below. SiO 2 constituting the diffusion preventing layer 7 is an oxide and is not oxidized any more except under a special environment. Therefore, the diffusion preventing layer 7 does not take oxygen atoms in the dielectric 6, and oxygen vacancies in the dielectric 6 can be prevented from occurring. Of course, SiO 2 is a stable material and is stable against PZT constituting the dielectric 6, not only depriving oxygen atoms of the dielectric 6, but also other chemistry with the dielectric 6. There is no reaction.

また、SiO2は第2の密着層8を構成するTiに対しても安定しており、拡散防止層7を構成するSiO2の酸素原子がTiに奪わず、これにより、拡散防止層7を構成するSiO2から酸素が奪われSiに変化して、そのSiが誘電体6中の酸素原子を奪ってしまう、という反応は生じない。 In addition, SiO 2 is stable with respect to Ti constituting the second adhesion layer 8, and oxygen atoms of SiO 2 constituting the diffusion prevention layer 7 are not deprived of Ti. There is no reaction in which oxygen is deprived from the constituent SiO 2 and changed to Si, and the Si deprives oxygen atoms in the dielectric 6.

なお、上記説明で「安定」という用語を用いているが、通常の雰囲気、通常の環境下で化学反応が生じないという意味である。即ち、大気中で常温常湿の条件下で化学反応が生じないという意味であり、特殊な環境下での化学反応の有無を判断の基準とするものではない。   In the above description, the term “stable” is used, which means that a chemical reaction does not occur in a normal atmosphere and a normal environment. That is, it means that a chemical reaction does not occur in the atmosphere under normal temperature and humidity conditions, and does not use the presence or absence of a chemical reaction in a special environment as a criterion for judgment.

また、上記説明で「化学反応が生じない」と表現しているが、これには平衡状態における微視的な化学反応は含まれない。具体的に説明すると、ある瞬間において微視的にSiO2の酸素がTiと反応して、SiO2がSiに変化し、TiがTiO2に変化することもあるかもしれないが、逆にTiO2の酸素原子がSiと反応してTiO2がTiに変化し、SiがSiO2に変化する反応も生じ、全体としては、SiO2がSiに変化する反応が進まないような場合であり、このような場合は上記説明の化学反応には含まれない。 In the above description, it is expressed that “no chemical reaction occurs”, but this does not include a microscopic chemical reaction in an equilibrium state. More specifically, there may be a case where SiO 2 oxygen reacts with Ti microscopically at a certain moment, SiO 2 changes to Si, and Ti changes to TiO 2. 2 oxygen atom reacts with Si, TiO 2 changes to Ti, Si also changes to SiO 2, and as a whole, the reaction that SiO 2 changes to Si does not proceed, Such a case is not included in the chemical reaction described above.

本実施の形態において、拡散防止層7にSiO2を用いたが、SiONを用いても同様の作用を得る。 In the present embodiment, SiO 2 is used for the diffusion preventing layer 7, but the same effect is obtained even if SiON is used.

また、拡散防止層7にSiNを用いた場合には、SiNは安定しているので、拡散防止層7内の原子が第2の密着層8と反応することがなく、また、SiNは酸化物ではないが安定した物質であるので、誘電体6の酸素原子を奪わない。   In addition, when SiN is used for the diffusion prevention layer 7, since SiN is stable, atoms in the diffusion prevention layer 7 do not react with the second adhesion layer 8, and SiN is an oxide. However, since it is a stable substance, it does not deprive the dielectric 6 of oxygen atoms.

そして、拡散防止層7に、BaTiO2やSrTiO2を用いることもできる。これらの物質は誘電体6を構成するPZTから酸素原子を奪わず、誘電体6に酸素原子の欠損を引き起こすことを防止することができる。さらに、これらの物質は誘電体6でもあるので、誘電率の点から誘電体以外の物質を拡散防止層7に用いる場合に比べて有利に働く場合がある。 Further, BaTiO 2 or SrTiO 2 can be used for the diffusion preventing layer 7. These substances do not deprive oxygen atoms from PZT constituting the dielectric 6, and can prevent the dielectric 6 from being deficient in oxygen atoms. Furthermore, since these substances are also dielectrics 6, they may work more advantageous than the case where substances other than dielectrics are used for the diffusion prevention layer 7 in terms of dielectric constant.

さらに、拡散防止層7としては、上記のSiO2、SiON、SiN、BaTiO2およびSrTiO2の中から選択される二以上の物質からなるものであってもよい。 Further, the diffusion preventing layer 7 may be made of two or more substances selected from the above-mentioned SiO 2 , SiON, SiN, BaTiO 2 and SrTiO 2 .

以上のように、拡散防止層7が誘電体6内の酸素原子が拡散しないようにすることで、酸素原子の拡散に起因する誘電体6の特性の劣化を防止することができる。   As described above, by preventing the diffusion preventing layer 7 from diffusing oxygen atoms in the dielectric 6, it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the dielectric 6 due to diffusion of oxygen atoms.

なお、実施の形態1における誘電体部品は、上部電極9として酸化し難い物質を用い、このため、密着性の良好な第2の密着層8を形成した構成になっているが、上部電極9に誘電体6との密着性が良好であるが、酸化しやすい物質を用いた場合にも、本発明を適用することができる。例えば、上部電極9としてTiを用いた場合が該当する。この場合には、第2の密着層8を用いずに拡散防止層7の上面に直接上部電極9を形成する構成にすることができる。このときの拡散防止層7は、上部電極9との関係において安定した物質であることが好ましい。   Note that the dielectric component in the first embodiment uses a material that is difficult to oxidize as the upper electrode 9, and thus has a configuration in which the second adhesion layer 8 with good adhesion is formed. In addition, the present invention can also be applied to the case where a substance that has good adhesion to the dielectric 6 but is easily oxidized is used. For example, the case where Ti is used as the upper electrode 9 is applicable. In this case, the upper electrode 9 can be formed directly on the upper surface of the diffusion preventing layer 7 without using the second adhesion layer 8. The diffusion prevention layer 7 at this time is preferably a stable material in relation to the upper electrode 9.

本発明における誘電体部品は、キャパシタのような使用をされる場合に限られず、広く誘電体の性質を有する部品を意味している。従って、誘電体6として、PZTのような圧電特性も有するものを使用した場合には、キャパシタとしての使用方法の他に、角速度センサや加速度センサなどの慣性力センサとしての使用や、アクチュエータとしての使用も可能となるが、本発明の誘電体部品には、このような使用をするものも含まれる。   The dielectric component in the present invention is not limited to the case where it is used like a capacitor, and widely means a component having a dielectric property. Therefore, when the dielectric 6 having a piezoelectric characteristic such as PZT is used, in addition to the usage as a capacitor, it can be used as an inertial force sensor such as an angular velocity sensor or an acceleration sensor, or as an actuator. Although it can be used, the dielectric component according to the present invention includes such a dielectric component.

また、実施の形態1において、絶縁層2、第1の密着層3および配向制御層5を形成した構成にしているが、これらの一つ、或いは、これらの2以上の要素を有さない構成にすることもできる。しかし、既に述べた理由によりこれらを形成する構成にした方が好ましい。   In Embodiment 1, the insulating layer 2, the first adhesion layer 3, and the orientation control layer 5 are formed. However, one of these, or a configuration that does not include these two or more elements. It can also be. However, it is preferable that these are formed for the reasons already described.

以上説明したように、本発明の誘電体部品は、基板1と、この基板1の上面側に形成された下部電極4と、この下部電極4の上面側に形成された酸素原子を含有する誘電体6と、この誘電体6の上面側に形成された拡散防止層7と、この拡散防止層7の上面に直接形成された、または前記拡散防止層7の上面に直接形成された第2の密着層8の上面側に形成された上部電極9とを備え、前記拡散防止層7は、前記誘電体6に対して安定したものであって、この構成により、拡散防止層7は、誘電体6に対して安定したものであるため、誘電体6が含有している酸素原子を奪わず、これにより、誘電体6に酸素原子の欠損が生じず、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏する。   As described above, the dielectric component according to the present invention includes the substrate 1, the lower electrode 4 formed on the upper surface side of the substrate 1, and the dielectric containing oxygen atoms formed on the upper surface side of the lower electrode 4. Body 6, diffusion prevention layer 7 formed on the upper surface side of dielectric 6, and second layer formed directly on the upper surface of diffusion prevention layer 7 or directly on the upper surface of diffusion prevention layer 7. An upper electrode 9 formed on the upper surface side of the adhesion layer 8, and the diffusion prevention layer 7 is stable with respect to the dielectric 6. With this configuration, the diffusion prevention layer 7 6 is stable with respect to 6, so that the oxygen atoms contained in the dielectric 6 are not deprived, whereby oxygen atoms are not lost in the dielectric 6, and the deterioration of characteristics can be prevented. Has an effect.

また、本発明の誘電体部品は、拡散防止層7が、その上面に直接形成された上部電極9または第2の密着層8に対して安定したもので、この構成によれば、前記拡散防止層7が、その上面に直接形成された前記上部電極9または前記第2の密着層8によって化学反応をすることがなく、これにより、拡散防止層7が誘電体6に対して安定しているという特性を維持し続けることができるため、誘電体6が含有している酸素原子を奪わない。これにより、誘電体6は酸素原子の欠損が生じず、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏する。   In the dielectric component according to the present invention, the diffusion prevention layer 7 is stable with respect to the upper electrode 9 or the second adhesion layer 8 directly formed on the upper surface thereof. The layer 7 does not chemically react with the upper electrode 9 or the second adhesion layer 8 formed directly on the upper surface thereof, and thus the diffusion prevention layer 7 is stable with respect to the dielectric 6. Therefore, the oxygen atoms contained in the dielectric 6 are not deprived. As a result, the dielectric 6 has an effect of preventing oxygen atoms from being lost and preventing deterioration of characteristics.

そしてまた、本発明の誘電体部品は、拡散防止層7が、酸化物で構成されたもので、この構成によれば、拡散防止層7自体は既に酸化しているため誘電体6中の酸素原子を奪わず、これにより、誘電体6を構成する酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏する。   In addition, in the dielectric component of the present invention, the diffusion prevention layer 7 is made of an oxide. According to this structure, the diffusion prevention layer 7 itself has already been oxidized, so oxygen in the dielectric 6 Without taking away the atoms, it is possible to prevent the loss of oxygen atoms constituting the dielectric 6 and to prevent the deterioration of the characteristics.

さらに、本発明の誘電体部品は、拡散防止層7が、窒化物で構成されたもので、この構成によれば、安定している物質である窒化物で拡散防止層7を形成するため、拡散防止層7が誘電体6を構成する酸素原子を奪わず、これにより、誘電体6を構成する酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏する。   Furthermore, in the dielectric component of the present invention, the diffusion prevention layer 7 is made of nitride, and according to this configuration, the diffusion prevention layer 7 is formed of nitride, which is a stable substance. The anti-diffusion layer 7 does not take away oxygen atoms constituting the dielectric 6, thereby preventing defects of the oxygen atoms constituting the dielectric 6 and preventing the deterioration of characteristics. Play.

さらにまた、本発明の誘電体部品は、拡散防止層7が、SiO2、SiN、SiON、BaTiO3およびSrTiO3から選択された一または二以上の物質からなるもので、この構成によれば、誘電体6よりも安定した物質で拡散防止層7を形成しているため、拡散防止層7が誘電体6を構成する酸素原子を奪わず、これにより、誘電体6を構成する酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができるという作用効果を奏する。 Furthermore, in the dielectric component of the present invention, the diffusion prevention layer 7 is made of one or more substances selected from SiO 2 , SiN, SiON, BaTiO 3 and SrTiO 3 , and according to this configuration, Since the diffusion prevention layer 7 is formed of a material more stable than the dielectric 6, the diffusion prevention layer 7 does not deprive the oxygen atoms constituting the dielectric 6, and thus the oxygen atoms constituting the dielectric 6 are deficient. It is possible to prevent the deterioration of characteristics and the effect of being able to prevent deterioration of characteristics.

(実施の形態2)
以下、本発明の特に請求項2〜5記載の発明について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the inventions of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2は本発明の実施の形態2における誘電体部品の正面断面図である。実施の形態2における誘電体部品は、実施の形態1における誘電体部品の拡散防止層7を誘電体6の側面および下部電極4の側面を覆い基板1にまで延出させた構成になっている。また、基板1、絶縁層2、第1の密着層3、下部電極4、配向制御層5、誘電体6、拡散防止層7、第2の密着層8および上部電極9の組成は、それぞれ実施の形態1における誘電体部品と同様のものを用いることができる。   FIG. 2 is a front sectional view of a dielectric component according to Embodiment 2 of the present invention. The dielectric component according to the second embodiment has a configuration in which the diffusion preventing layer 7 of the dielectric component according to the first embodiment covers the side surface of the dielectric 6 and the side surface of the lower electrode 4 and extends to the substrate 1. . Moreover, the composition of the substrate 1, the insulating layer 2, the first adhesion layer 3, the lower electrode 4, the orientation control layer 5, the dielectric 6, the diffusion prevention layer 7, the second adhesion layer 8 and the upper electrode 9 is respectively implemented. The same dielectric component as in the first embodiment can be used.

このような構成にすることで、実施の形態1における誘電体部品が有する作用効果に加え、誘電体6の側面も覆うことで誘電体部品の周りの雰囲気から誘電体6を保護することができる。例えば、還元雰囲気にある場合であっても、誘電体6から酸素原子が離れることを防止することができる。また、拡散防止層7は誘電体6を覆う構成ではあるが、第2の密着層8を覆う構成にはなっていない。このため、本実施の形態の誘電体部品を酸素が存在する雰囲気下にあるときには、第2の密着層8を構成するTiは、空気中の酸素を取り込みTiO2になり、空気中の酸素と反応して酸化物になるため、拡散防止層7や誘電体6から酸素原子を奪わず、圧電体部品としての特性劣化を効率的に防止することができる。 By adopting such a configuration, in addition to the function and effect of the dielectric component according to the first embodiment, the dielectric 6 can be protected from the atmosphere around the dielectric component by covering the side surface of the dielectric 6 as well. . For example, oxygen atoms can be prevented from leaving the dielectric 6 even in a reducing atmosphere. The diffusion prevention layer 7 is configured to cover the dielectric 6, but is not configured to cover the second adhesion layer 8. For this reason, when the dielectric component according to the present embodiment is in an atmosphere in which oxygen is present, Ti constituting the second adhesion layer 8 takes in oxygen in the air to become TiO 2 , and is combined with oxygen in the air. Since it reacts to become an oxide, oxygen atoms are not taken away from the diffusion preventing layer 7 and the dielectric 6, and deterioration of characteristics as a piezoelectric component can be efficiently prevented.

以上説明したように、本発明の実施の形態2における誘電体部品は、拡散防止層7が、誘電体6の上面から誘電体6の側面および下部電極4の側面を覆い基板1まで延出しているもので、誘電体6の側面も拡散防止層7で覆うため誘電体部品が置かれた環境が還元性の雰囲気であっても誘電体6中の酸素原子が欠損することを防止し、また、拡散防止層7は第2の密着層8の側面を覆っていないので、第2の密着層8は雰囲気中の酸素を奪うことが可能となり、これにより酸化することで誘電体6の酸素原子を奪うこともなくなり、より安定して誘電体6の酸素原子の欠損を防止することができ、特性の劣化を防止することができる。   As described above, in the dielectric component according to the second embodiment of the present invention, the diffusion prevention layer 7 extends from the upper surface of the dielectric 6 to the side surface of the dielectric 6 and the side surface of the lower electrode 4 and extends to the substrate 1. Since the side surface of the dielectric 6 is also covered with the diffusion preventing layer 7, it is possible to prevent oxygen atoms in the dielectric 6 from being lost even if the environment where the dielectric component is placed is a reducing atmosphere. Since the diffusion prevention layer 7 does not cover the side surface of the second adhesion layer 8, the second adhesion layer 8 can deprive the atmosphere of oxygen, and by this oxidation, oxygen atoms of the dielectric 6 can be obtained. The loss of oxygen atoms in the dielectric 6 can be prevented more stably, and the deterioration of characteristics can be prevented.

なお、実施の形態2における誘電体部品も、実施の形態1における誘電体部品と同様な作用効果を有するものであり、さらに、実施の形態1の誘電体部品と同様な展開が可能であり、例えば、実施の形態2における誘電体部品の第2の密着層8をなくして拡散防止層7上に直接上部電極9を形成する構成にすることもできる。   The dielectric component in the second embodiment also has the same effect as the dielectric component in the first embodiment, and can be further developed in the same manner as the dielectric component in the first embodiment. For example, it is possible to eliminate the second adhesion layer 8 of the dielectric component in the second embodiment and form the upper electrode 9 directly on the diffusion prevention layer 7.

本発明に係る誘電体部品は、特性の劣化を防止するという効果を有するもので、キャパシタや角速度センサおよび角速度センサなどの各種センサに適用して有用となるものである。   The dielectric component according to the present invention has an effect of preventing deterioration of characteristics, and is useful when applied to various sensors such as a capacitor, an angular velocity sensor, and an angular velocity sensor.

本発明の実施の形態1における誘電体部品の正面断面図Front sectional view of dielectric component according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2における誘電体部品の正面断面図Front sectional view of a dielectric component according to Embodiment 2 of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 絶縁層
3 第1の密着層
4 下部電極
5 配向制御層
6 誘電体
7 拡散防止層
8 第2の密着層
9 上部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Insulating layer 3 1st adhesion layer 4 Lower electrode 5 Orientation control layer 6 Dielectric 7 Diffusion prevention layer 8 2nd adhesion layer 9 Upper electrode

Claims (6)

基板と、この基板の上面側に形成された下部電極と、この下部電極の上面側に形成された酸素原子を含有する誘電体と、この誘電体の上面側に形成された拡散防止層と、この拡散防止層の上面に直接形成された、または前記拡散防止層の上面に直接形成された中間層の上面側に形成された上部電極とを備え、前記拡散防止層は、前記誘電体に対して安定したものである誘電体部品。 A substrate, a lower electrode formed on the upper surface side of the substrate, a dielectric containing oxygen atoms formed on the upper surface side of the lower electrode, a diffusion prevention layer formed on the upper surface side of the dielectric, An upper electrode formed directly on the upper surface of the diffusion prevention layer or formed on the upper surface side of the intermediate layer formed directly on the upper surface of the diffusion prevention layer, and the diffusion prevention layer is disposed on the dielectric. Dielectric parts that are stable and stable. 拡散防止層は、誘電体の上面から前記誘電体の側面および下部電極の側面を覆い基板まで延出している請求項1記載の誘電体部品。 The dielectric component according to claim 1, wherein the diffusion preventing layer extends from the upper surface of the dielectric to the substrate covering the side surface of the dielectric and the side surface of the lower electrode. 拡散防止層は、その上面に直接形成された上部電極または中間層に対して安定したものである請求項1または2のいずれかに記載の誘電体部品。 3. The dielectric component according to claim 1, wherein the diffusion preventing layer is stable with respect to the upper electrode or intermediate layer directly formed on the upper surface thereof. 拡散防止層は、酸化物で構成されているものである請求項1または2のいずれかに記載の誘電体部品。 The dielectric component according to claim 1, wherein the diffusion prevention layer is made of an oxide. 拡散防止層は、窒化物で構成されている請求項1または2のいずれかに記載の誘電体部品。 The dielectric component according to claim 1, wherein the diffusion prevention layer is made of nitride. 拡散防止層は、SiO2、SiN、SiON、BATiO3およびSrTiO3から選択された一または二以上の物質からなる請求項1または2のいずれかに記載の誘電体部品。 3. The dielectric component according to claim 1, wherein the diffusion prevention layer is made of one or more substances selected from SiO 2 , SiN, SiON, BATiO 3 and SrTiO 3 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012218232A (en) * 2011-04-06 2012-11-12 Seiko Epson Corp Manufacturing method of liquid jet head
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CN106486287A (en) * 2015-09-02 2017-03-08 北京纳米能源与系统研究所 Degradable capacitor and its manufacture method

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